基于大数据分析的温室远程植物生理生态监测控制系统技术方案

本发明专利技术属于植物监测技术领域，公开了一种基于大数据分析的温室远程植物生理生态监测控制系统，所述基于大数据分析的温室远程植物生理生态监测控制系统包括：湿度检测模块、温度检测模块、光照检测模块、单片机控制模块、二氧化碳控制模块、大数据计算模块、数据存储模块、显示模块。本发明专利技术通过大数据计算模块利用云服器集中大数据计算资源对检测数据进行分析处理，大大提高监测速度，进而提升监测效率；同时通过二氧化碳控制模块有效的提升二氧化碳的利用率，大大提升温室植物的光合作用效率，有利于植物的生长。

【技术实现步骤摘要】
基于大数据分析的温室远程植物生理生态监测控制系统
本专利技术属于植物监测
，尤其涉及一种基于大数据分析的温室远程植物生理生态监测控制系统。
技术介绍
目前，业内常用的现有技术是这样的：植物是生命的主要形态之一，包含了如树木、灌木、藤类、青草、蕨类、及绿藻、地衣等熟悉的生物。种子植物、苔藓植物、蕨类植物和拟蕨类等植物中，据估计现存大约有350000个物种。绿色植物大部分的能源是经由光合作用从太阳光中得到的，温度、湿度、光线是植物生存的基本需求。种子植物共有六大器官：根、茎、叶、花、果实、种子。绿色植物具有光合作用的能力——借助光能及叶绿素，在酶的催化作业下，利用水、无机盐和二氧化碳进行光合作用，释放氧气，产生葡萄糖等有机物，供植物体利用。然而，现有对植物生理监测数据处理速度慢；监测效率低；同时现有植物在温室中光合作用效率低，不利于植物的生长。光线是人类赖以生存的自然资源，没有光线一切生命都会终止，因此，在工农业生产、建筑影视和医疗卫生等行业中，经常要求测量光照的强度。研制高精度的光照强度测量仪倍受人们关注，然而，目前大多数公司生产的照度测试仪，都采用“光电三极管或光电池+信号放大本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.基于大数据分析的温室远程植物生理生态监测控制系统，其特征在于，所述基于大数据分析的温室远程植物生理生态监测控制系统包括：湿度检测模块，与单片机控制模块连接，用于通过湿度传感器检测温室内的湿度信息；湿度检测模块的数字调制信号x(t)的分数低阶模糊函数表示为：

【技术特征摘要】
1.基于大数据分析的温室远程植物生理生态监测控制系统，其特征在于，所述基于大数据分析的温室远程植物生理生态监测控制系统包括：湿度检测模块，与单片机控制模块连接，用于通过湿度传感器检测温室内的湿度信息；湿度检测模块的数字调制信号x(t)的分数低阶模糊函数表示为：其中，τ为时延偏移，f为多普勒频移，0＜a,b＜α/2，x*(t)表示x(t)的共轭，当x(t)为实信号时，x(t)＜p＞＝|x(t)|＜p＞sgn(x(t))；当x(t)为复信号时，[x(t)]＜p＞＝|x(t)|p-1x*(t)；温度检测模块，与单片机控制模块连接，用于通过温度传感器检测温室内的温度信息；温度检测模块的接收信号的信号模型表示为：r(t)＝x1(t)+x2(t)+…+xn(t)+v(t)其中，xi(t)为时频重叠信号的各个信号分量，各分量信号独立不相关，n为时频重叠信号分量的个数，θki表示对各个信号分量载波相位的调制，fci为载波频率，Aki为第i个信号在k时刻的幅度，Tsi为码元长度；光照检测模块，与单片机控制模块连接，用于通过光照传感器检测温室内的光照强度信息；光照检测模块在可编程逻辑器件门列阵中，内嵌32位的NiosII软核CPU，SDRAM控制器与外围的SDRAM存储器芯片，构成本系统的SDRAM存储系统，用于存放NiosII软核CPU运行时的程序和在运行时所产生的重要的数据，JTAGUART控制器通过JTAG线与上位PC机相连，实现程序的下载和在线调试功能；EPSC控制器及其外围的EPSC存储芯片，构成一个串行的电可擦除的存储系统，主要用于存储FPGA配制文件与NiosII软核CPU执行程序代码；LCD控制器及其LCD显示器用于显示光强度值；BH1750光照度传感器模块通过I2C数据总路线与FPGA中的NiosII进行通信，PIO1口为BH1750光强度传感器模块提供SCL时钟信号，而POI2提供SDA信号；所述BH1750的应用电路结构具体为：由数字型光强度传感器集成电路BH1750、外围的两个电阻R1、R2和外围两个电容C1、C2组成，集成电路BH1750的第2引脚ADD和第3引脚GND接地0电位；集成电路BH1750的第1引脚VCC和第5引脚DVI接供电电源；集成电路BH1750的第1引脚VCC和第5引脚DVI分别接上滤波电容C1和C2，集成电路BH1750的第4引脚SDA和第6引脚SCL分别接上拉电阻R1和R2，FPGA芯片通过4引脚SDA和第6引脚SCL读取光照数据；单片机控制模块，与湿度检测模块、温度检测模块、光照检测模块、二氧化碳控制模块、大数据计算模块、数据存储模块、显示模块连接，用于调度各个模块正常工作；单片机控制模块对接收信号s(t)进行非线性变换，按如下公式进行：其中A表示信号的幅度，a(m)表示信号的码元符号，p(t)表示成形函数，fc表示信号的载波频率，表示信号的相位，通过该非线性变换后得到：二氧化碳控制模块，与单片机控制模块连接，用于对温室内的二氧化碳浓度进行控制；大数据计算模块，与单片机控制模块连接，用于通过云服器集中大数据资源进行对检测数据计算分析处理；大数据计算模块的处理方法包括：跳频混合信号时频域矩阵进行预处理：第一步，对进行去低能量预处理，即在每一采样时刻p，将幅值小于门限ε的值置0，得到门限ε的设定根据接收信号的平均能量来确定；第二步，找出p时刻(p＝0,1,2,…P-1)非零的时频域数据，用表示，其中表示p时刻时频响应非0时对应的频率索引，对这些非零数据归一化预处理，得到预处理后的向量b(p,q)＝[b1(p,q),b2(p,q),…,bM(p,q)]T，其中数据存储模块，与单片机控制模块连接，用于存储检测的数据信息；显示模块，与单片机控制模块连接，用于通过显示器显示检测的数据信息。2.如权利要求1所述基于大数据分析的温室远程植物生理生态监测控制系统，其特征在于，大数据计算模块的处理方法具体包括：步骤一，利用含有M个阵元的阵列天线接收来自云服器多个同步正交跳频的跳频信号，对每一路接收信号进行采样，得到采样后的M路离散时域混合信号步骤二，对...

【专利技术属性】
技术研发人员：尚宏芹，沈国明，高昌勇，周长路，
申请(专利权)人：菏泽学院，
类型：发明
国别省市：山东,37